DE2736125A1

DE2736125A1 - Teile aus glasfaserkunststoffen, anlage und verfahren zur herstellung solcher teile

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Publication number: DE2736125A1
Application number: DE19772736125
Authority: DE
Inventors: Philippe Hardy-The Mclain
Original assignee: Shakespeare Co LLC
Current assignee: Shakespeare Co LLC
Priority date: 1976-09-07
Filing date: 1977-08-11
Publication date: 1978-03-16
Also published as: GB1591189A; FR2363419A1; US4089727A; CA1089343A; JPS5331785A

Description

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Shakespeare Company, Columbia, South Carolina/USA

Teile aus Glasfaserkunststoffen, Anlage und Verfahren zur Herstellung solcher Teile

Gegenstand dieser Erfindung sind Teile aus Glasfaserkunststoffe sowie die Anlage und das Verfahren zur Herstellung solcher Glasfaserkunststoffteile„

Golfschläger, Angelruten und sogar Leitungsmaste werden aus Kunstharzmaterial, das eine Glasfaserverstärkung oder eine faserartige Verstärkung aufweist, hergestellt. Das bedeutet, diese Gegenstände werden unter Verwendung von Glasfasersträngen, von Glasfasergeweben oder von Glasfasermatten aus flüssigen und in der Hitze aushärtbaren Kunstharzen oder Kunststoffen hergestellt. Gegenstände, die aus glasfaserverstärktem Kunstharz oder Kunststoff hergestellt werden, werden zweckmäßigerweise als Glasfaserkunststoff teile bezeichnet, und eines der wesentlichen Verfahren, in dem Glasfaserkunststoffteile hergestellt werden, besteht durin, daß eine Folge von kunstharzimprä^nierten Glasfusersträngen spiralförmig um einen Wickeldorn gewickelt werden.

Was die bisher bekannten technischen Verfahren betrifft, so werden ein oder mehrere Stränge/Bänder des Verstärkungsmaterials von einem ersten Ende des Wickeldornes aus spiralförmig und in einer Wickelrichtung um den Wickeldorn gewickelt, während ein oder mehrere Stränge/Bänder des Versti. ikungsmaterials von dem zweiten Ende des Wickeldornes aus in der der ersten Wickelrichtung entgegengesetzten Wickelrichtung spiralförmig um den Wickeldorn gewickelt

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werden. Diese Arbeitsschritte werden wiederholt, wobei aufeinanderfolgende und fortlaufende Stränge solange neben die zuvor gelegten Wicklungen der gleichen Wickelrichtung gewickelt werden, bis daß der Wickeldorn vollständig bedeckt und die gewünschte Dicke erreicht worden ist« Das Glasfaserkunststoffteil wird sodann ausgehärtet»

Dadurch, daß eine aufeinanderfolgende und fortlaufende Reihe von Wicklungen mit entgegengesetzter Wicklungsrichtung aufgetragen wird, wird jeder Verstärkungsstrang nach der ersten Lage dann gekröpft, wenn er sich auf den Kreuzungspunkt der zuvor gelegten Verstärkungsstränge legt« Diese Kröpfung verursacht dann am Kreuzungspunkt eine Spannungskonzentration, wenn das Fertigprodukt belastet wird, darüber hinaus entsteht durch die Kröpfung ein Zwischenraum, in d< tn sich nur das Kunstharz oder der Kunststoff befindet. Insgesamt gesehen kann diese Anordnung oder Konstruktion nicht die mechanische Festigkeit bringen , die mit dem verwendeten Material erzielt werden sollte und gewünscht wird.

Darüber hinaus ist bisher die Wicklung der Verstärkungsstränge mit Wickelköpfen durchgeführt worden, die sich dann mit konstanter Vorschubsgeschwindigkeit am Wickeldorn entlang bewegen, wenn sich dieser mit konstanter Geschwindigkeit drehend bewegt. Hat nun der Wickeldorn beispielsweise eine vom dicken Eiuie zur Spitze sich verjüngende und konische Form, dann wird vom dicken Ende bis zur Spitze der Vort^lwinkel oder Führungswinkel der Spiralwicklung iraramer größer.

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Ein Anwachsen des Voreilwinkels oder Führungswinkels hat wiederum zur Folge, daß sich die Ausrichtung >ior Verstärkungswicklung derart vorändert, daß die durch das Verstärkungsmaterial gegebene Biegefestigkeit grö ßer wird« Für viele Anwendungsfälle, dies gilt für Angelruten, ist es höchst unerwünscht, daß eine erhöh te Biegefestigkeit im Spitzenbereich der Stange odur der Angelrute gegeben ist.

Weiterhin wird dann, wenn der Voreilwinkel oder Führungswinkel größer wird, die Torsionsfestigkeit schwä cher, was für viele Anwendungsfälle, beispielsweise für die Schäfte von Golfschlägern, höchst unerwünscht ist, wenn der Spitzenteil eine schachere Torsionsfestigkeit hat.

Bei den Glasfaserkunststoffteilen, auf die sich diese Erfindung bezieht, handelt es sich um solche Teile, bei denen die verstärkenden Glasfasern in einer ausgeweiteten und breiten Helix/Vendel angeordnet sind, nicht aber um solche Teile, bei denen die Fasern oder Stränge alle in einer festen Spirale gewickelt siml, wobei jede Wicklung des Verstärkungsstranges an der vorhergehenden Wicklung des VerstUrkungsstranges anliegt· Gegenstand dieser Erfindung sind auch nicht solche Glasfaserkunststoffteile, bei denen die Verstärkungsstränge alle in Längsrichtung at geordnet sind, wobei eine Konstruktion entsteht, bei der die Verstärkungsfasern zum Teil in Längsrichtung liegen und zu einem anderen Teil in Richtung der vorerwähnten Spirale angeordnet sind.

Ziel dieser Erfindung ist deshalb in der Haupsache

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die Schaffung eines aus Glasfaserkunststoff beste! nden Teiles oder Konstruktλonselementes, bei dem die einzelnen und diskreten Schichten dadurch hergestellt werden, daß die verstärkenden Faserstränge als ausgeweitete und breite Wendeln gleicher Wickelrichtung derart geformt werden, daß ein Kröpfen der verstärkenden Faserstränge an den Kreuzungspunkten vermieden wird, was gleichzeitig auch zur Folge hat, daß die Zwischenräume und Leerstellen wegfallen»

Ein anderes Ziel dieser Erfindung ist die Schaffung eines aus Glasfaserkunststoff bestehenden Teiles oder Konstruktionselementes der vorerwähnten Art, bei dem der Voreilwinkel oder Führungswinkel der wendelartig angeordneten Versträkrungsstränge über die Länge des Teiles oder Konstruktionselementes in selektiver Weise derart verändert werden kann, daß über die Länge des Teiles oder des Konstruktionselementes der gewünschte Ausgleich zwischen Umfangsfestigkeit, der Biegesteifigkeit und der Drehsteifigkeit erzielt wird.

Ein weiteres Ziel dieser Erfindung ist die Schaffung und Entwicklung eines Verfahrens, mit dem die vorerwähnten Glasfaserkunststoffteile hergestellt werden können.

Ein wiederum anderes Ziel dieser Erfindung ist die Schaffung einer neuartigen Anlage, die in der Konstruktion, im Betrieb und in der Wartung kostengünstig ist und auf der unter Anwendung des mit dieser-Erfindung geschaffenen Verfahrens Teile aus Glasfaserkunststoff hergestellt werden können.

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Diese und andere Ziele der Erfindung, sowie deren Vorteile gegenüber den bisher bekannten Ausführungsformen, werden in dex" Patentbeschreibung näher dargestellt und mit den Patentansprüchen festgelegt.

Das mit dieser Erfindung geschaffene Verfahren betrifft im wesentlichen dit· Herstellung solcher Teile und Konstruktionselemente aus Glasfaserkunststoff, die dadurch hergestellt werden können, daß Stränge eines kunststoffgetränkten Verstärkungsmaterials wendelförmig um einen Wickeldorn gewickelt werden, daß das Kunstharz oder der Kunststoff ausgehärtet wird und daß dann das fertige Teil oder fertige Konstruktionselement vom Wickeldorn abgezogen wird. Die Richtung und die Geschwindigkeit der Relativbewegung zwischen dem sich drehenden Wickeldorn und dem Wickelkopf, der die Stränge dem Wickeldorn zuführt, wird derart koordiniert, daß in jedem gegebenen Teilabschnitt des aus Glasfaserkunststoff bestehenden Teiles oder Konstruktionselementes, das dadurch hergestellt wird, die gewünschte Position und Anordnung für die wendelförmig gewickelten Verstärkungsstränge erreicht wird.

Mit der für die Anwendung des bei der Herstellung von Teilen und Konstruktionselementen aus Glasfaserkunststoff geschaffenen Verfahrens neuartigen Anlage wird zwischen dem Wickeldorn und dem Wickelkopf eine relative Axial;>ewegung und eine Drehbewegung her beigeführt, wobei die Geschwindigkeit von mindestens einer dieser Relativbewegungen in selektiver Weise derart variiert wird, daß sich von Abschnitt zu Ab-

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schnitt die richtige Anordnung der wendelförmig angelegten Verstärkungsfasern über das ganze aus Glasfaserkunststoff bestehende Teil oder Konstruktionselement einstellte

Gegenstand dieser Erfindung sind somit aus Glasfaserkunststoff bestehende Teile und Konstruktionselemente sowie die Anlage inul das Verfahren zur Herstellung solcher aus Glasfaserkunststoff bestehenden Teile und Konstruktionselemente. Die aus Glasfaserkunststoff bestehenden Teile oder Konstruktionselemente werden durch wendelförmig angeordnete Stränge an Verstärkungsmaterial, die als ausgeweitete und breite Wendeln entgegengesetzter Wicklungsrichtungen aufgetragen sind, verstärkt, wobei die Wendeln für jede Wicklungsrichtung in diskreten Schichten angeordnet sind. Der Voreilwinkel oder Führungswinkel einer jeden Helix/Wendel kann - unabhängig davon, ob das Teil oder Konstruktionselement zylindrisch oder konisch ist - entweder konstant gehalten oder variiert werden, um die gewünschten Konstruktionseigenschaften zu urzielen. Das Verfahren besteht darin, daß die Verstärkungsstränge mit Kunstharz getränkt und dann von einer Anlage um den Winkeldorn gewickelt werden, wobei mit dieser Anlage zwischen dem Wickeldorn und dem Wickelkopf sowohl eine relative Drehbewegung als auch eine relative Vorschubsbewegung herbeigeführt wird, damit vom Wickelkopf die Stränge um den Wickeldorn gewickelt werden können. Zumindest eine dieser Relativbewegung kann in selektiver Weise verändert werden, damit dadurch die wendelförmig an-

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geordneten Verstärkungsstränge mit dem gewünschten Voreilwinkel oder Führungswinkel über die Länge des Wickeldornes abgelegt und ausgerichtet werden«

Diese Erfindung soll nachstehend nun anhand des in Zeichnung dargestellten Ausführuiigsbeispielos (der in Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele) näher erläutert werden. Die Zeichnung zeigt in:-

Fig. 1 Eine Schemaskizze eines konischen Wickeldornes, aus der die Veränderung des Voreilwinkels oder Führuii^swinkels der wendelförmig angeordneten Verstärkungsstränge für den Fall zu erkennen ist, daß diese mit den bisher bekannten Vorrichtungen und unter Anwendung der bisher bekannten Verfahren und Techniken aufgetragen werden.

Fig. 2 Ein Teil des konischen Wickeldornes in der Seitenansicht mit Darstellung der ausgeweiteten und breiten wendeiförmigen Lage von Verstärkungssträngen, die in Übereinstimmung mit den bisher bekannten Verfahren, Anlagen und Techniken gewickelt worden sind. Der Klarheit halber ist der Wickeldorn nur teil· weise mit den Verstärkungssträngen bedeckt.

Fig. 3 Einen Teilschnitt, der im wesentlichen in die Linie 3-3 von Fig. r» gelegt ist.

Fig. k Eine Darstellung ähnlich Fig. 1 mit Wiedergabe einer bestimmten Lage, eines konstanten Voreilwinkels oder FührungswinkeIs für die Verstärkungsstränge, die entsprechend dem Erfindungskonzept auf einen koinschen

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Wickeldorn gewickelt worden sind«

Fig. 5 Eine Darstellung, die im wesentlichen Fig. 3 ähnlich ist und die diskreten und voneinander getrennten Lagen/Scnichten der Verstärkungsstränge zeigt, die gemäß dieser Erfindung auf den Wickeldorn gewickelt worden sind,

Fig_o 6 Eine schematischo und perspektivische Frontansicht der mit dieser Erfindung geschaffenen Anlage zur Verwirklichung des mit dd et ur Erfindung entwickelten Verfahrens. Der Klarheit halber läßt die Darstellung erkennen, daß bereits ein Teil der Verstärkungsfasern oder Verstärkungsstränge auf einen konischen Wikkeldorn gewickelt ist. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß die Anlage in der Lage ist, eine vollständige diskrete Lage in einem Durchgang zu wickeln.

Fig. 7 Die Rückansicht der mit Fig» 6 dargestellten Vorrichtung/Anlage.

Fig. 8 Die Endansicht des Wickelkopfes und der Stützmechanik, durch die die Verstärkungsstränge von der mit Fig. 4 und Fig. 5 dargestellten Vorrichtung/Anlage dem rotierenden Wickeldorn zugeführt werden.

Fig. 9 Ein Teil der mit Fig. 7 wiedergegebenen Strangwickelmechanik in vergrößerter und perspektivischer und weggebrochener Darstellung. Zu erkennen sind die diskreten Schichten, in denen die Verstärkungsstränge gleicher Wickelrichtung auf den Wickeldorn gewickelt werden.

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Zu erkennen ist auch, durch welche Mittel die Verstärkungssträn₍> zwischen den relativen Durchgängen des Winkeldornes und des . Wickelkopfes befestigt und verankert werden...

Fig. 10 Eine schematische und perspektivischen Darstellung eines anderen Ausführungsbeispieles dieser Erfindung, mit dem das mit dieser Erfindung geschaffene Verfahren verwirklicht werden kann»

Fig. 11 Eine schematische und perspektivische Darstellung eines wiederum anderen Ausführungsbeispieles der Anlage dieser Erfindung,mit der das mit dieser Erfindung geschaffene Verfahren verwirklicht werden kann.

Ein aus Glasfase-rkunststoff bestehendes Teil oder Konstruktionselement kann unter Anwendung bisher bekannter Verfahren und Techniken auf einem Wickeldorn hergestellt werden, sogar auf einem konischen Wickeldorn, wie dieser in Fig. 1 und Fig. 2 mit der allgemeinen Hinweiszahl 10 gekennzeichnet ist. Zu erkennen ist, daß der Wickeldorn 10 vom Grundquerschnitt 11 aus zur Spitze 12 hin konisch geformt ist, daß weiterhin in Fig. 1 ein exemplarischer Verstärkungsstrang 13 wiedergegeben ist, um zu zeigen, welche wendelförmige Ausrichtung dann entsteht, wenn der Strang auf einen rotierenden Wickelkörper, der sich mit konstanter Drehzahl dreht, dann gewickelt wird, wenn der Wickelkopf mit konstanter Geschwindigkeit am Wickeldorn vorbeigefahren wird. Laut Darstellung ist der Voreilwinkel oder Führungswinkel ^C an stumpfen Ende kk kleiner als der

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Führungswinkel oder Voreilwlnkel in der ^ähe der Spitze 12«, Dies geschieht auch dann, wenn die Distanz, über die sich der Wickelkopf während einer Umdrehung des Wickeldornes bewegt, über die ganze Länge des Wickeldornes bewegt, konstant bleibt, weil der Durchmesser dos Wickeldornes kleiner wird.

Dies zur Ehrläuterung, Die Distanz, die vom Wickelkopf während einer einzigen Umdrehung des Wickeldornes zurückgelegt wird, kann als die Seite eines rechtwinkligen Dreieckes betrachtet worden, die dem Voreilwinkel odor Führungswinkel gegenüberliegt« Dor Strang, der auf den Wickeldorn gewickelt wird, ist gleich der Hypotenuse dieses rechtwinkligen Dreieckes, und der durchschnittliche Umfang des Wickeldornes entlang der Strecke, die vom Wickelkopf wahrend der einen Umdrehung des Wickeldornes zurückgelegt wird, ist gleich der dem Voreilwinkel oder Führungswinkel benachbarten Seite dieses rechtwinkligen Dreieckes. Weil nun der Wickeldornurafang eine direkte Funktion des Wickeldorndurchmessers ist, weil darüber hinaus dann, wenn sich der Wickelkopf vom stumpfen Ende aus zur Spitze fort, uwegt, dieser Durchmesser kleiner wird, wird der Tangens oder die Tangente des Voreilwinkels oder FührungswinkeIs allmählich größer, damit aber auch der Winkel selber.

Testresultate haben ganz klar nachgewiesen, daß ein Größerwerden des Führungswinkels oder Voreilwinkels bei den Verstärkungssträngen eines Teiles zur Folge hat, daß sich auch die Biegesteifigkeit in diesem Teil vergrößert. Wird nun ein solches Glasfaserkunst-

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stoffteil, das unter Anwendung der bisher bekannten und üblichen Verfahren hergestellt u onion ist, als Angelrute verwendet, dann würde eine größere Biegesteifigkeit zur Spitze hin genau das Gegenteil davon sein, was man sich wünscht.

Testresultate haben auch nachgewiesen, daß die größte Torsionsfestigkeit dann erzielt wird, wenn der Voreilwinkel oder Führungswinkel der Verstärkungsfusern ungefähr 45 ist. Wird nun das hergestellte Teil oder Konstruktionselement aus Glasfaserkunststoff als Schaft für einen Golfschläger verwendet, dann würde sich die Drehsteif,iftkeit oder Torsionsfestigkeit über die Länge des Schaftes hinweg verändern, wenn der Winkel größer oder kleiner als 45 wird. Auch dies ist ein Resultat, daß man sich nicht wünscht.

Teile und Konstruktionselemente aus Glasfaserkunststoff, die nach dem bisher bekannten Wickelverfahren hergestellt werden und mit Fig. 2 und Fig. 3 wiedergegeben sind, weisen zwei weitere und damit verbundene Nachteile auf. Fig. 2 zeigt sechs aufeinanderfolgende Wicklungen,die mit W₁ bie Wg gekennzeichnet sind. Wie am besten aus Fig. 3 zu erkennen ist, ist an der mit der allgemeinen Hinweiszahl 14 gekennzeichneten Stelle jede aufeinanderfolgende Wicklung dann gekröpft, wenn sie quer über die Kante des zuvor abgelegten Stranges oder der zuvor abgelegten Stränge geführt wird, wobei ein Zwischenraum oder Leerraum entsteht, in dem sich nur das Kunstharz oder der Kunststoff ansammelt. Gleichzeitig können mehrere Stränge gewickelt werden - in Fig. 2 und Fig. 3 sind jeweils

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drei Stränge wiedergegeben, doch jede weiterrührende und fortlaufende Wicklung muß immer dann, wenn sie aufgetragen wird,über den zuvor abgelegten Wicklungen gekröpft werden, bis daß der Wickeldorn bedeckt ist. Sollten im Verläufe des Wickelverfahrens noch weitere Schichten aufgetragen werden, dann entstehen auch in den Nachfolgeschichten entsprechende Kröpfungen und Zwischenräume.

Die Probleme, die bei den früheren und bisher bekannten Verfahren entstehen und aufkommen, werden mlt dieser Erfindung vermieden. Gemäß der nachstehend gegebenen Beschreibung der Wickelanlage kann ein aus Glasfaserkunststoff bestehendes Teil oder Konstruktionselement hergestellt.werden, bei dem die Verstärkungsstränge einer jeden Wickelrichtung in diskreten und bestimmten Schichten angeordnet sind, und zwar ohne Kröpfung und ohne Zwischenräume. Pig· 5 zeugt beispiels weise vier solcher diskreten Schichten oder Einzelschichten, die mit L. bis L. gekennzeichnet sind, wobei jede zweite Schicht mit entgegengesetzter Wickelrichtung gelegt wird. Diese Erfindung macht es auch möglich, daß der Voreilwinkel oder Führungswinkel Über die ganze Länge das Teiles oder Konstruktionselemente konstant bleibt, und zwar ganz gleich, ob es sich dabei um einen zylindrischen Wickeldorn oder nach Fig. k um einen konischen Wickeldorn handelt. Der mit Fig. h wiedergegebene konische Wickeldorn 31 der nachstehend im Zusammenhang mit Fig. 6 bis Fig. 9 beschriebenen Wickelanlage 3o ist schematisch mit einer Einv,olwicklung eines Verstärkungsstranges 71

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dargestellt, um aufzuzeigen, daß der Voreilwinkel oder Führungswinkel·«*, über die ganze Länge dos Wikkeldornes konstant ist« Dieser Führungswinkel oder Voreilwinkel kann alternativ in Anpassung an ein vorgegebenes Muster geändert werden.

Fig. 6 bis Fig. 9 zeigen nun ein Ausführungsbeispiel einer mit der allgemeinen Hinweiszahl 30 gekennzeichneten Wickelanlage, auf der die verbesserten Teile und Konstruktionselemente aus Glasfaserkunststoff entsprechend dem Konzept dieser Erfindung hergestellt und gewickelt werden können.

Wie am besten aus Fig. 6 zu erkennen ist, wird ein Wickeldorn 31» der einen konischen Querschnitt hat, zwischen einer angetriebenen Spindel 32 und einer antriebelosen Spindel 33 eingespannt und In testigt. Die antriebslose Spindel 33 kann in Anpassung an die verschiedensten Längen des Vickeldornes auf der Bahn 3k verschoben und befestigt werden. Diu angetriebene Spindel 32 wird über eine Antriebsverbindung von einem Motor 35 angetrieben und in Umdrehung versetzt. Laut Darstellung ist der Motor 35 über drehzahlumschaltbare Riemenscheiben 39 und kO vermittels eines Antriebsriemens 36 mit einem Untersetzungsgetriebe 38 verbunden. Zu den Riemenscheiben gehört ein Umschaltknopf kl, durch den die Durchmesser der Riemenscheiben 39 und kO verändert werden, und zwar derart, daß dadurch axe Geschwindigkeit, mit der die Motorriemenscheibe 39 die Riemenscheibe kO des Untersetzungsgetriebes' 38 antreibt, gesteuert wird. In ähnlicher Weise kann die Getrieberiemenscheibe k3

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des Untersetzungsgetriebes 38 mit der zur Welle 45 der angetriebenen Spindel 32 gehörenden Antriebsriemenscheibe 44 verbunden werden.

Die Räder k6_t die an der horizontalen Grundplatte 48 eines Schlittens oder Wagens 50 angebracht sind, können sich auf den Gleitbahnen 51 und 52 bewegen, die von Winkeleisen am Rahmen 53 der Wickelanlage gebildet werden. Ein Arm 54 ist an der Grundplatte ^8 des Wagens oderSchiittens 50 befestigt und ist von dieser Grundplatte 48 aus nach unten geführt. Ein Kettenglied 55 der Antriebskette 56 ist mit dem Bolzen 57 an dem Watfon oder Schlitten 5O befestigt· Die eigentliche Antriebkette 56 ist über die aufeinander ausgerichteten Kettenräder 58 und 59 geführt. Das Kettejiführungsrad 58 ist an dem einen Ende des Maschinengestelles 53 befestigt, wohingegen das antreibende Kettenrad 59 mit seiner Welle 60 drehbar an dem gegenüberliegenden Ende des Maschinengestelles 53 gelagert ist und von einem zweiten Antriebsmotor 6l angetrieben wird, dessen Antriebsleistung über ein Untersetzungsgetriebe 62 und einen Kettenantrieb 63 auf ein zweites Kettenrad 64 übertragen wird, das auf der Welle 60 sitzt.

Für das reziprokierende Verfahren des Wagens oder Schlittens 50 können die Kettenräder 58 und 59 auf freitragend angeordnete Achsen oder Wellen montiert, werden, kai η der Bolzen 57 derart angeordnet sein, daß er sich im Arm 54 vertikal gleitend bewegen kann, um dem Kettenglied 55 zu folgen, wenn sich dieses Jeweils über die obere Bahn 56A und über dju untere Bahn 5£>B der Antriebskette 56 bewegt, Alternativ

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- und dies ist mit Fig_u 7 dargestellt - können die beiden Endschalter 65 und 66, die einander gegenüber angeordnet sind, von dem am Arm 5k angebrachten Schaltarmen 68 und 69 derart betätigt und geschal-, tet werden, daß die Drehrichtung des Motors umgekehrt und dadurch eine rezij>rokierende Bewegung des Wagens oder Schlittens 50 herbeigeführt wird.

Auf dem Wagen oder Schlitten 50 angeordnet und befestigt ist ein Eintauchtank 70, in dem die Verstärkungsstränge 71 mit dem gewünschten Kunstharz odor Kunststoff 72 imprägniert werden. Das Jeweils zu verwendende Kunstharz wird entsprechend den zu erwartenden spezifischen Belastungen gewählt· Zu diesen Kunststoffen oder Kunstharzen, die sich im allgemeinen für die Herstellung von Teilen aus Glasfaserkunststoff eignen, gehören: Polyesterharze, Vinylesterharze und die Expoxydharze. Zusätzliche Paktoren, die bei der Wahl des Kunstharzes zu berücksichtigen sind, sind die Viskosität, die Gelierungszeit, die Festigkeit, die Moduli, das Schrumpfen nach dem Aushärten und die Kosten* Solche Bestandteile, wie Farbpigment·, Katalysatoren und Füllstoffe sind ge wöhnlich· Zuschlagstoff· für «in Kunetharζgemisch, und der Begriff Kunstharz soll nachstehend Jede Mischung von Bestandteilen, die für die Herstellung von Teilen und Konstruktionselementen aus Glasfaserkunststoff allgemein geeignet sind, in sich einschließen. Die vorerwähnten Kunstharze werden im allgemeinen in der Hitze ausgehärtet, wobei für gewöhnlich die Reaktion im Temperaturbereich von 25O°F bis 280°F

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(121°C bis 138°C) einsetzt und beginnt, weil aber diese Reaktion exothermisch ist, kann die Temperatur auf mehr als 400°F (204°) ansteigen. Klar sein sollte, daß sich der Temperaturbereich entsprechend dem jeweils gewählten Kunstharz oder Kunststoff verändert.

Wie aus Fig. 6 und Fig. 7 zu erkennen ist, sind mehrere kontinuierliche Stränge der Faserverstärkung mit der allgemeinen Hinweiszahl 71 gekennzeichnet. Diese Verstärkungsstränge können aus Glas, Graphit oder aus anderen Fasern bestehen, s-ie können einzeln oder kollektiv zusammengefaßt sein.

Um die bestmögliche Kunstharzimprägnierung der Verstärkungsstränge 71 zu erzielen, werden die Verstärkungsstränge 71 vollständig in das im Kunstharztank 70 enthaltene Kunstharz eingetaucht. Die Stränge werden dabei Über einen Ausrichtungs- und Trennkamm 73» unter eine Eintauchstange 7** im Kunstharzbehälter 72 des Tanks 70 geführt und von dort aus nach oben aus dem Behälter/Tanl 70 heraus über eine erste Stange 75, durch die Öffnungen 76· in der Stange 76, wo der Harzanteil des Laminat·« kontrolliert wird, und schließlich über einen Führungskanal 77.

Der Wickelkopf 80, der die Verstärkungsstränge 71 direkt dem Wickeldorn 71 zuführt ist am besten in Fig. 8 und Fig. 9 dargestellt. Dieser Wickelkopf wird von einer Führungsplatte 8l gehalten, die ihrerseits wiederum sich vom Tank 70 aus nach außen erstreckt und vom Wagen oder Schlitten 50 gehalten wird. Der Wickelkopf 80 paßt in eine halbkreisförmige

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Aussparung 82A und ist vermittels der aus Muttern und Schrauben bestehenden Schraubverbindungen 83 und 84, die durch die sich von der Montageplatte 88 diametral nach außen erstreckenden Arme 85 und 86 gesteckt sind, mit der Führungsplatte 81 verbunden. In die Führungsplatte 81 kann auch noch eine zweite halbkreisförmige Aussparung 82B eingearbeitet sein, die das Anbringen eines (nicht dargestellten) zweiten Wickelkopfes ermöglicht.

Die gleichmäßigsten Resultate werden dann erzielt, wenn die Verstärkungen Lränge 71 im wesentlichen mit der gleichen mechanischen Spannung auf den Wikkeldorn 31 gewickelt werden« Es ist festgestellt worden, daß Resultate mit genügender Gleichmäßigkeit dann erzielt werden, wenn die Verstärkungssträn ge, die den verschiedenen Sektoren des Wickelkopfes 8O zugeführt werden, in selektivor Weise über Kämme geführt werden, die den auf die einzelnen Stränge 71 einwirkenden Reibungswiderstand auszugleichen versuchen«

So werden beispielsweise die Strunge 71 die dem rechten unteren Sektor des Wickelkopfes 8O (der Dreiuhrpoaition bis Vieruhrposition des Wickelkopfes) zugeführt werden, vom Führungskamm 77 aus in ziemlich stumpfen Winkeln über die Reibungskämme 9OA und 9OB geführt, um dann am Ueibungskamm 9OC in einem spitzen Winkel scharf zu dem rechten unteren Sektor des Wickelkopxes abgeleitet zu werden, von wo sie aus von den Führungsstiften 91, 92 und 93 direkt auf den Wickeldorn 31 geführt werden.

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Jene Verstärkungsstränge 71» ^di^{Q dem} Sektor des Wikkelkopfes 80 zugeführt werden, der der Position fünf Uhr bis sechs Uhr des Wickelkopfes entspricht, werden in spitzen Winkeln über die Reibungskärame 90A, 90B und 90C geführt,und von dort aus in einem niger spitzen Winkel um den Reibungskamm 90D übur die Führungsstiften 9k und 95 des Wickelkopfes 80 auf den Wickeldorn 31.

Jene Verstärkungsstränge 71» die dem Sektor des Wikkelkopfes 80 zugeführt werden, der der Position elf Uhr bis zwei Uhr des Wickelkopfes entspricht, werden nach dem Verlassen des Führungskammes 77 von den Reibungskämmen 90E und 90F über eine Wendeschleife geführt, um den auf diese Verstärkungsstränge einwirkenden Reibungswiderstand zu verstärken und dadurch für die größere Nähe zum Eintauchtank 70 einen Ausgleich zu schaffen. Von dort aus werden die Stränge durch die Führungsstifte 96 bis 100 in den Sektor des Wickelkopfes 80 geführt, der der Position elf Uhr bis zwei Uhr des Wickelkopfes entspricht.

Jene Verstärkungsstränge 71, die dem Sektor des Wikkelkopfes 80 zugeführt werden, der der Position neun Uhr bis zehn Uhr des Wickelkopfes entspricht, werden in einem stumpfen Winkel um den Reibungskamm 90G geführt und in einem spitzen Winkel um den Reibungskamm 90H, und von dort aus dann über die zum Wickelkopf 80 gehörenden Führungsstifte 101 und 102 auf den Wickeldorn 31.

Schließlich werden jene Ve»tärkungsstränge 71, die dem Sektor des Wickelkopfes 80 zugeführt werden, der der Position sieben Uhr bis acht Uhr entspricht,

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in einem stumpfen Winkel über dio beiden Reibungskämrne 9OG und 9OH geführt und von dort aus dann in einem mäßig spitzen Winkel über den Reibun_oskamm 9OJ zu den Führungsstiften 1O3 und 104 des Wickelkopfes 80 und zum Wickeldorn 31c

Bei dem mit Fig. 6 bis Fig„ 9 dargestellten Ausführungsbeispiel der Wickelanlage 30 wird der Wagen oder Schlitten 50 von dem Motor 6l mit konstanter Geschwindigkeit derart verfahren, daß sich der Wikkelkopf 80 mit einer entsprechenden gleichmäßigen Geschwindigkeit am Wickeldorn 31 vorbeibewegt. Je nachdem aber, ob der Wickeldorn 31 die Form einet, Konus oder eines Doppelkonns hat, kann es notwendig werden, daß zur Erzielung des gewünschten Voreilwinkels oder Führungswinkels für die Wendelwicklung der Verstärkungsstränge 71 auf dem Wickeldorn 31 die Rotationsgeschwindigkeit des Wickeldornes 31 geändert werden muß. Soll nun, wie in Fig. 4 dargestellt, ein konstanter Voreilwinkel oder Führungs- winkel eingehalten werden, dann muß sich der Wickel« dorn 31 mit einer höheren Drehzahl drehen, weil der Durchmesser des Wickeldornes kleiner wird*

Dies kann einmal in der mit Fig. 7 dargestellten Weise bewerkstelligt werden. An der Wickelanlage 30 ist eine Nockenplatte IO5 montiert und über die Oberfläche dieser Nockenplatte IO5, d.h. über die Nockenplattenoberfläche 108, rollt eine Nockenroll IO6. Diese Nockenbetäiigungsrolle IO6 kann an einer Zahnstange 109 befestigt sein, die ihrerseits wiederum ein Ritzel 110 auf der Stuuorungswelle 111

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eines Linearpotentiometers 111 antreibt, das mit dem (in Fir« 6 dargestellten) Gleichstrommotor 35 in Reihe y. schaltet ist. Dieser Motor 35 treibt den Wickeldorn 31 an und setzt diesen in Umdrehung. Wird nun die Neigung der Nockenfläche IO8 mit dem Konus oder den Konuii des Wickuldornes 31 koordiniert, dann kann der Wickeldorn zur Erzielung des gewünschten Voreilwinkels oder FührungswinkeIs oder zur Erzielung der gewünschten Voreilwinkol oder Führungswinkel für die Verstärkungsstränge die wendelförmig auf den Wickeldorn gewickelt werden, derart angetrieben werden, daß eine gesteuerte Veränderung der Uralaufgeschwindigkeit erzielt wird. Die Grundgeschwindigkeit oder das Gesuhwindigkeitsplateau für die Umlaufgeschwindigkeit des Wickeldornes kann über die drehzahlvariablen Riemenscheiben 39 und *»() gewählt und eingestellt werden, wobei in diesem Falle die Nockenfläche 108 die Geschwindigkeit im Hinblick auf die Grundgeschwindigkeit oder das Geschwindigkeitsplateau steuert und regelt. Damit aber wird durch die Wahl der Grundgeschwindigkeit oder des Geschwindigkeitsplateaus der Grund-Führungswinkel bestimmt, während über die Nockenfläche 108 die Führungswinkelveränderungen bestimmt und festgelegt werden, falls soche gegeben sind, und zwar im Hinblick auf den Grund-Führungswinkel. Dieser Voreilwinkel oder Führungswinkel muß ein Winkel sein, der kleiner als 90° ist - ein Winkel von 88° ist mit dieser Wickelanlage erfolgreich erzielt worden. Venn für die meisten Anwendung^fälle

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auch für die Verstärkungsstränge ein Voreilwlnkel oder Führungswinkel von 88° bis rund 45° erforderlich ist, so wird doch erwartet, daß bei einigen Anwendungsfällen aus Glasfaserkunststoff bestehende Teile oder Konstruktionselemente erforderlich -werden, bei denen der Voreilwinkel oder Führungawinkel der Verstärkungsstränge einen Winkel von ungefähr 10 annehmen kann» In diesem Zusammenhang sei Jedoch darauf hingewiesen, daß bei den aus Glasfaserkunststoff bestehenden Teilen und Konstruktionselementen, auf die diese Erfindung sich bezieht, ausgeweitete und breite Wendel zur Anwendung kommen, so daß der Voreilwinkel oder Führungswinkel für die Verstärkungsstränge dieser Teile und Konstruktionselemente sich dem Winkel von 90 nicht annähert·

Wie aus Fig. 6 zu erkennen ist, ist dem stumpfen Ende Il4 des Wickeldornes ein erster Muffenring 113 zugeordnet, während dem spitzen Ende II6 des Wickeldornes 31 ein zweiter Muffenring 115 zugeordnet ist. Der Abstand zwischen den Muffenringen 113 und 115 ist gleich der Axiallänge des aus Glasfaserkunststoff bestehenden Teiles oder Konstruktionselementes, das auf dem Wickeldorn 31 hergestellt wird« Demgegenüber bestimmt der Raum hinter den Muffenringen dem Abfall, auf dem in Vorbereitung einer Aufbringen einer diskreten Schicht oder Einzelschicht mit entgegengesetzter Wickelrichtung die Stränge 71 verankert und befestigt werden«

Damit eine entsprechend richtige Verankerung oder Befestigung der Stränge gewährleistet ist, und zwar

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außerhalb der Muffenringe 113 und 115, sind an jedem Ende der Nockenfläche 108 ziemlich scharfe und abrupte Vertiefungen II8 und 119 vorgesehen, die jeweils einem Ende der Nockenfläche 108 zugeordnet sind. Über die Vertiefungen 118 und 119 wird das Potentiometer 112 derart angesteuert, daß eine ziemlich plötzlicho und scharfe Erhöhung der Umlaufdrehzahl oder Umlaufgeschwindigkeit des Wickeldornes 31 herbeigeführt und verursacht wird. Die vorerwähnten Vertiefungen sind dabei derart angeordnet, daß die höhere und schnellere Umlaufgeschwindigkeit des Wickeldornes dann herbeigeführt wird, wenn der Wickelkopf 80 die Verstärkungsstränge außerhalb der Muffenringe 113 und II5 zuführt, wobei dadurch wiederum eine, zur Festlegung und Verankerung der Stränge genügend große Überlappung in Vorbereitung eines dann folgenden Wickelvorganges gewährleistet ist.

In diesem Zusammenhange sei darauf hingewiesen, daß vorzugsweise eine genügend große Anzahl dem Wickelkopf 80 zugeführt wird, so daß der Wickeldorn in einem Durchgang von einer diskreten Schicht oder Einzelschicht aus Verstärkungssträngen zugedeckt wird. Damit aber wird die Drehrichtung des Wickeldornes nicht umgekehrt und braucht nicht umgekehrt zu werden, um bei jedem Vorbeiführen am Wickeldorn aufeinanderfolgende diskrete Schichten oder Einzelschichten aufzutragen. Was dies betrifft, so wird auf die Details in dem weggeschnittenen Teil aus Fig.9 verwie sen, in dem die diskrete Schicht L. von einer diskreten Schicht L₂ überlagert und verdefekt wird.

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Es ist natürlich möglich, eine kleinere Anzahl von Strängen aufzutragen. Für das Aufbringen von diskreten Schichten oder Einzelsci.ichten müßte aber dann bei jedem Durchgang die Drehrichtung des Wickeldornes solange umgekehrt werden, bis daß eine diskrete. Schicht hergestellt worden ist. Das erfordert oine äußerst exakte Koordinierung zwischen der Drehbewegung des Vickeldornes und der Axialbewegung des Vikkelkopfes, damit die aufeinanderfolgenden Stränge derart nebeneinander abgelegt und angeordnet werden, daß die gewünschte diskrete oder Einzelschicht entsteht. Es dürfte klar *»in, daß die Schwierigkeit, eine dicht nebeneinander abgelegte Anordnung der aufeinanderfolgenden Stränge zu erzielen, weiter noch verbunden mit der Notwendigkeit verbunden ist, in der relativen Axialbewegung zwischen dem Wickeldorn und dem Wickelkopf dann ein zeitweiliges Verweilen einzuführen, wenn sich der Wickeldorn vor dem Beginn eines neuen Wickeldurchganges zur Verankerung und Festlegung der Stränge weiterdreht. Das aber bedeutet, daß beträchtliche Komplikationen dadurch vermieden werden, daß ganz einfach mit jedem Wickeldurchgang eine diskrete Schicht hergestellt und aufgetragen wird, was mit der Wickelanlage dieser Erfindung leicht durchgeführt werden kann.

Es sei darauf hingewiesen, daß die Anzahl der für die Abdeckung des stu< fen Querschnitt-Teiles 11Λ zwischen den Muffenringen 113 und II5 des Wickeldoines 31 erforderlichen Stränge sich an der Spitze II6 in irgendeiner Weise bündeln kann. Dies hat sich

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als vollständig akzepi Lerbar erwiesen und beeinträchtig in keiner Weise die mit dieser Erfindung gegenüber den bisherigen Stand der Technik erzielten Vorteile.

Bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Umdrehungsgeschwindigkeit des Wickuidornes im Hinblick auf die konstante Geschwindigkeit geändert worden, mit der sich der Wickelkopf in Axialrichtung um Wickeldorn vorbeibewegt, um für die wendeIf(innige Aufbringung der Verstärkungsstränge den gevdnschten Voreilwinkel oder Führungswinkel zu erzielen. Es ist aber auch möglich, die Geschwindigkeit, mit der sich der Wickelkopf am Wickeldorn vorbeibewegt zu ändern, während sich der Wickelkopf mit konstanter Umlaufgeschwindigkeit dreht. Ein diese Alternative aufweisendes Ausführungsbeispiel ist in Fig. 10 schematisch dargestellt.

Bei der als Alternativausführung in Fig_s 10 wiedergegebenen Wickelanlage 200 wird ein Wickeldorn 201 jeweils zwischen einer angetriebenen Spindel 202 und einer nicht angetriebenen Spindel 203 angetrieben und in Umdrehung versetzt, wobei die angetriebene Spindel 202 mit konstanter Umdrehungsgeschwindigkeit von einem nicht dargestellten Motor angetrieben wird.

Der Wickelkopf 2O4 ist einer Führungsplatte 205 zugeordnet, die ihrerseits wiederum an einem Haltewinkel 206 befestigt ist, die sich von einem Ende der horizontalen Grundplatte 208 des .. ugens oder Schlittens 209 nach unten erstreckt.

Auf die Grundplatte 208 des Wagens oder Schlittens

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aufgesetzt und montiert ist ein Eintauchtank 210« Die Verstärkungsstränge 211 werden von einem Spulenralimen 212 abgezogen und dann über den Trenn- und Ausrichtungskamm 213 in das Kunstharzbad 214 geführt und von dort aus nach dem Durchlaufen des Kunstharzbades 214 über eine Stange 215 aus dom Kunstharzbad 214 heraus durch die Öffnungen 2l6a in der Stange 216, die den Kunstharzanteil in dem Laminat kontrollieren und überwachen, sowie schließlich über den Führungskamm 217 zu den verschiedenen Sektoren des Wickelkopfes 2O4, wie dies bereits im Zusammenhang mit dem zuvor: beschrie benen Ausführungsbeispiel, der Wickelanlage 30, erklärt worden ist.

Der Wagen oder Schlitten 209 kann über die Länge der Wickelanlage verfahren werden und wird dabei in seiner Bewegung stabilisiert durch die Gleitbahnen 218, die ein Teil des Maschinengestelles der Wickelanlage 200 sind.Bei dem wiedergegebenen Ausführungsbeispiel besteht die Gleitbahn jeweils aus den oberen Schienen 219 und aus den unteren Schienen 220, die durch die vertikal angeordneten Stege 221 miteinander verbunden sind. Die von der Grundplatte 208 aus nach unten ausgerichteten Rollen 222 laufen auf des nach oben gerichteten Lauffläche 223 der Schiene 219, und die oberen seitlichen Stabilisierungsrollen 224 und 225 liegen an den einander gegenüberliegenden Seitenflä-226 und 228 der oberen Schiene 219 an. Zwei untere seitliche Stabilisierungsrollen 229 und 230,die

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von einem Horizontalflansch 231 gehalten ·.. .den, vier mit dem Haltewinkel 2O6 verbunden und unter der unteren Schiene 22u angeordnet ist, liegen jeweils an den Seitenflächen 232 und 233 der unteren Schiene derart an, daß sie auf dieser unteren Schiene» 220 rollen können.

Die Länge der Kette 235, die zwischen den beiden ausrichtenden Kettenscheiben 236 und 238 geführt ist, ist an der mit der allgemeinen Hinweiszahl 237 gekennzeichneten Stelle mit dem Vagen oder Schlitten 209 verbunden und bewegt sich entlang der Gleitbahn 218. Das Ende der Kette 235, das über die Ausrichtungsschei be 235 hinausgeführt ist, ist mit einem Gegengewicht 239 verbunden, wohingegen das Ende der Kettu 235, das über die Ausrichtungsscheibe 236 hinausgeführt ist mit einer Zeitsteuernocke 240 in Verbindung steht.

Die Nocke 240 wird von einem Motor Zkl angetrieben, der über ein Untersetzungsgetriebe 2^2 mit der Nocke verbunden ist. Was die Form betrifft, so ist diese Zeitsteuernocke 240 derart ausgelegt, daß die Abweichung oder die Exzentrizität, die von ihr auf das Seil oder die Kette 235 übertragen wird, während der Rotationsbewegung der Nocke 240 durch den Motor 24l immer mit der entsprechenden Position des Wikkelkopfes 204 über die Axiallänge des Wickeldornes 201 koordiniert ist, so daß dadurch die Vorschubsgeschwindigkeit des Wickelkopf es 20**, dann gesteuert und geregelt wird, wenn sich der Wickelkopf in Axialrichtung am Wickeldorn entlang bewegt„ Das Gegengewicht 239 gewährleistet, daß der Wagen oder Schlitten 209 über die von der Nocke 240 zugelassene gesamte

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Strecke verfahren wird und verfahren werden kann. Damit aber kann der Voreilwinkel oder Führungswinkel, mit dem die Verstärkungsstränge 211 auf den Wickeldorn 201 gewickelt werden, vorbestimmt werden.

Soll bei einem Durchgang des Wickelkopfes eine dis krete Schicht oder Ein ..elschicht auf den Wickeldorn gewickelt werden, dann kann in einor Drehrichtung der Wickeldorn mit konstanter Drehgeschwindigkeit angetrieben und in Umdrehung versetzt werden, während die Drehrichtung des Motors 2Ul am Ende eines jeden Durchganges umgeschaltet werden muß. Dies kann durch eine nach dem Stand der Technik bereits bekannte Vorrichtung geschehen, beispielhaft dafür wäre die Verwendung von nicht dargestellten Endschaltern, die dann von dem Wagen oder Schlitten betätigt und geschaltet werden, wenn dieser am Ende seiner Bahn angelengt ist.

Eine Veränderung der Geschwindigkeit, mxt der sich der Wickelkopf an dem Wickeldorn vorbeibewegt, der sich mit konstanter Umlaufgeschwindigkeit drehend bewegt, kann auch dadurch erzielt werden, daß der Wickeldorn an einem stationär angeordneten Wickelkopf axial vorbeigeführt wird. Dieses Konzept ist ganz besonders dann geeignet, wenn das aus Faserkunststoff bestehende Teil oder Konstruktionselement eine relativ große Anzahl von Verstärkungssträngen benötigt. Eine derart ausgeführte Wickelanlage 300 ist mit Fig. 11 schematisch dargestellt.

Mehrere Wickelköpfe 301 sind in ei :em Ständer 302 stationär angeordnet. Ein jeder dieser Wickelköpfe

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erhält von den zu Gruppen zusammengefaßten Spulenrahmen 30^ aus mehrui-e Verstärkungsstränge 3O3, die dabei durch die zu Gruppen zusammengefaßten Eintauchtanks 305 gerührt verdun, zugeführt« Um eine genügend große Anzahl von Verstirkungssträngen zuzuführen, kann es erforderlich ..orden, daß die Spulenrahmen und die Eintauchtanks auf beiden Seiten des Ständers 302 - und dies eher als nur auf einer Seite - in der mit Fig. 11 dargestellten Weise zu Gruppen zusammengefaßt werden müssen.

Ein Wickeldorn 3O6 ist zwischen einer angetriebenen Spindel 309 und einer antriebslosen Spindel 310, die von einem Wagen oder Schlitten 311 gehalten werden, derart angeordnet, daß er sich drehend bewegen kann. Auf dem Wagen oder Schlitten 311 angeordnet sind auch ein Motor 312 und ein Untersetzungsgetriebe 313f die wirkungsmäßig derart angeordnet sind, daß sie den Wickeldorn 30$ mit einer vorbestimmten und konstanten Geschwindigkeit antreiben und in Umdrehung versetzen. Der Wagen oder Schlitten 311 ist mit mehreren Rädern 3l4 bestückt und kann deshalb auf den beiden Schienen 315 und 316, die auf jeder Seite der Grube 318 angeordnet sind, verfahren werden.

Ein antriebsloses Kettenrad 319 ist am dem einen Ende der Grube 318 derart angeordnet, daß es sich drehend bewegen kann, wohingegen dem anderen Ende ein Kettenrad 320 zugeordnet ist, das in selektiver Weise von einem Gleichstrommotor 321 angetrieben werden kann.

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Um die Kettenräder 319 und 32O sowie zwischen diesen Kettenrädern 319 und 320 ist ein kontinuierlicher Kettenantrieb 322 geführt, wobei mindestens ein Kettenglied 323 dieses Kettenantriebes 322 an der mit der allgemeinen Hinweiszahl 324 gekennzeiohneten Stelle mit einem vom Wagen 311 aus nach unten geführten Flansch 325 verbunden ist« Damit aber bestimmt das Arbeiten des Gleichstrommotors 321 sowohl die Geschwindigkeit als auch die Strecke , über die dor Wagen oder Schlitten 311 auf den Schienen 315 und 3l6 verfahren wird« Eine Art, mit der dor Gleichstrommotor 321 gesteuert und geregelt werden kann, ist dabei die Steuerung des Motors über das von der Steuernocke angetriebene Potentiometer 326»

Dem von der Steuernocke angetriebenen Potentiometer 326 ist ein Ritzel 328 zugeordnet, das von einer Zahnstange 329 angetrieben wird, die an ihrem einem Ende wiederum mit einer Nockenrolle 330 versehen ist. Auf die abgehende Welle des Motors 321 ist ein zweites Kettenrad 332 aufgesetzt, und eine kontinuierliche und endlose Kette 332 ist um das Kettenrad 331 und um ein Kettenrad 333 geführt, das auf der Eingangewelle eines Untersetzungsgetriebes 334 sitzt. Mit der Abgangswelle 336 des Untersetzungsgetriebes

334 verbunden ist eine Nooke 335, die mit der Nockenrolle 330 zusammenarbeitet. Die Drehbewegung der Nooke

335 erstreckt sich vorzugsweise über eine Drehwinkel von 27O , wodurch eine genügend grüße Bewegung der Zahnstange 329 und eine Drehbewegung des Ritzels für das Potentiometer 326 verursacht wird, Uiu eine

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Umkehrung der Axialbewegung des Wagens oder Schlittens 311 herbeizuführe:ι und dabei den gewünschten Voreilwinkel oder Führungswinkel zu erreichen, wenn sich der Wickeldorn drehend bewegt., Durch Auswechseln dex' Nocke 335 kann der gewünschte Voruilwinkel oder Führungswinkel für das kontinuierliche und wendeiförmige Wickeln der Verstärkungsstränge auf den Wickeldorn geändert werden. Natürlich ermöglicht das Untersetzungsgetriebe 33^* die Verwendung von Steuernocken mit einem relativ kleinen Durchmesser, so können beispielsweise Durchmesset' von mehreren Zoll (Zentimetern) verwendet werden, um eine reziprokierende Bewegung des Wagens oder Schlittens 311 über viele Fuß (Meter) zu erzielen.

Damit können unter Verwendung der vorerwähnten einzigartigen Wickelanlage und des vorerwähnten Wickelverfahrens neuartige und aus Faserkunststoff bestehende Teile oder Konstruktionselemente hergestellt werden, bei denen die Verstärkungsstränge gleicher Wickelrichtung in vorgegebene diskrete Schichten angeordnet sind, und dies mit vorgegebenen konstanten oder variablen VoreilwinkeIn oder Führungswinkeln. Bs dürfte den Fachleuten klar sein, daO Kombinationen der voerwähnten AusfUhrungsbeispiele , beispielsweise die gleichzeitige Veränderung der Wickeldorn-Drehbewegung und der relativen Axialbewegung zwischen Wickeldorn und Wickelkopf, ohne Abweichung vom Geist und Umfang der Erfindung verwendet und eingesetzt werden.

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Claims

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Shakespeare Company, Columbia, South Carolina/USA Patentansprüche;- "~

1«, Teil aus Glasfaserkunststoff dadurch gekennzeichnet, daß es sich zusammensetzt aus:- mehreren Verstärkungssträngen, die als rechte und linke Wendeln angeordnet und gewickelt sind; daß schließlich die zu einer Wickelrichtung gehörenden Wendeln in diskreten Schichten angeordnet und gewickelt sind.

2. Teil aus Glasfaserkunststoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zu der einen Wickelrichtung gehörenden Wendeln über die ganze Lange des Teiles einen vorgegebenen konstanten Voreilwinkel oder Führungswinkel haben.

3. Teil aus Glasfaserkunststoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wendeln einer Wickelrichtung einen Voreilwinkel oder Führungswinkel haben, der über die Länge des Teiles und unabhängig von dem Durchmesser des Teiles der.: t verändert wird, daß die gewünschten Konstruktionseigenschaften erzielt werden.

k_a Teil aus Glasfaserkunststoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen und individuellen Verstärkungsstränge jeder Wickelrichtung ausgeweitete Wendeln bilden und einen vorgegebenen Vomilwinkel oder Führungswinkel einhalten.

5» Teil aus Glasfaserkunststoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

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daß dio ausgeweiteten Wendeln einen Voreilwinkel oder Führungswinkel haben, der in den Bereich von 88° bis ungefähr 10° fällt.

Anlage zur Herstellung von Teilen oder Konstruktionselementen aus Glasfaserkunststoff, dadurch gekenn ζ ''kennet, dall zu ihr gehören:- υ in Wickeldorn; ein Wickelkopf, mit dem die Vers tärkungss Licinge auf den Wickeldorn geführt werden; eine Vorrichtung, die den Wickeldorn im Hinblick auf den Wickelkopf antreibt und in Umdrehung versetzt; eine Vorrichtung zur Herbeiführung einer Relativbewegung zwischen dem vorerwähnten Wickeldorn und dem vorerwähnten Wickelkopf, und zwar in einer Richtung parallel zum vorerwähnten Wickeldorn; schließlich auch noch eine Vorrichtung, die zumindest in selektiver Weise die Geschwindigkeit von einer der Relativbewegungen zwischen dem Wickeldorn und dtm Wickelkopf dann verändert, wenn dem Wickeldorn die Verstärkungsstränge zugeführt werden.

Anlage zur Herstellung von Teilen oder Konstruktionselomenten aus Glasfa». lkunststoff. Diese Anlage nach Anspruch 6,

dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung, mit der in selektiver Weise die Geschwindigkeit von mindestens einer der Relativbewegung zwischen Wickeldorn und Wickelkopf verändert wird, als eine Vorrichtung ausgeführt ist, die die Drehgeschwindigkeit des Wickeldornes

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±n selektiver Weise steuert und regelt.

8«, Anlage zur Herstellung von Teilen oder Konstruktionselementen aus Glasfaserkunststoff. Diese Anlage nach Anspruch 6,

dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung, mit der in selektiver Weise die Geschwindigkeit von mindestens eine der Relativbewegungen zwischen dem Wickeldorn und dem Wickelkopf verändert wird, als eine Vorrichtung ausgeführt ist, die in selektiver Weise die Axialbewegung des Wickelkopfes, die im Hinblick auf den Wickeldorn in Längsrichtung durchgeführt wird, steuert und regelt.

9. Anlage zur Herstellung von Teilen oder Konstruktionselementen aus Glasfaserkunststoff. Diese Anlage nach Anspruch 6,

dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung, mit der in selektiver Weise, die Geschwindigkeit von mindestens eine der Relativbewegungen zwischen dem Wickeldorn und dem Wickelkopf verändert wird, als eine Vorrichtung ausgeführt ist, die die in Längsrichtung und im Hinblick auf den Wickelkopf sich vollziehende Axialbewegung des Wickeldornes steuert und regelt.

10. Anlage zur Herstellung von Teil .<u oder Kont. uruktionselementen aus Glasfaserkunststoff. Diese Anlage nach Anspruch 6,

dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin zu ihr gehören:- eine NocLe,

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deren Form dem Durchmesser des Wickeldornes über die Länge des Wickeldornes angepaßt: ist; schließlich au.:h noch eine Vorrichtung, die im Ansprechen auf die Form der Nocl. ·> die Geschvixndigke l t von mindestens einer der Relativbewegungen zwischen dem vorerwähnten Wickeldorn und dem vorerwähnten Wickelkoi· verändert.

11„ Anlage zur Herstellung von Teilen oder Konstruktionselementen aus Glasfaserkunststoff. Diese Anlage nach Anspruch 6,

dadurch gekennzei c h net, daß weiterhin zu ihr gehören:- ein Motor, der den vorerwähnten Wickeldorn antreibt und in Umdrehung versetzt; ein Steuerungs- und Regelungssystem, mit <1em die Drehzahl dieses Motors gesteuert und geregelt wird; eine Nocke, deren Form dem Durchmesser des Wickeldornes über die Länge des Wickeldornes angepaßt ist; schließlich auch noch ein Nockenfolger oder eine Nockenrolle, die zusammen mit dem Wickelkopf verfahren wird und wirkungsmäßig mit der Motordrehzahlsteuerung derart verbunden 1st, daß sie eine Änderung· der Motordrehzahl herbeiführt und damit auch die Umdrehungsgeschwindigkeit des Wickeldornes im Ansprechen auf die Form der vorerwähnten Nocke,

12. Anlage zur Herstellung von Teilen oder Konstruktionselementen aus Glasfaserkunststoff. Diese Anlage nach Anspruch 6,

dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin zu ihr gehören:- ein Motor; eine

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Nocke, die derart montiert ist, daß sie von dem Motor angetrieben und in Umdrehung versetzt wird; eine zwischen der vorerwälinten Nocke und dem vorerwähnten Wickelkopf angeordnete Vorrichtung, die den Wickelkopf in Längsrichtung entlang dem vorerwähnten Wickeldorn zu verfahren hat, woboi durch die Form der Nocke die Änderungsgeschwindigkeit bestimmt wird, ,«it der der Wickelkopf entlang ilnm Wickeldorn verfahren wird.

13. Anlage zur Herstellung von Tollen oder K'-iistruktionselementen aus Glasfaserkunststoff. l«i.ese Anlage nach Anspruch 6,

dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin zu ihr gehören:- ein Wagen oder Schlitten, der in Längsrichtung und im Hinblick auf den vorerwähnten Wickelkopf den Wickeldorn zu verfahren hat; ein Motor zum Verfahren du.-> Wagens oder Schlittens; eine Steuerung, mit der die Drehzahl des Motors gesteuert und geregelt wird; eine Nocke, deren Form dem Durchmesser des vorerwähnten Wickeldorn«} s über die Länge des Wickeldornes angepaßt ist; ein Nockenfolger oder eine Nockenrolle, der/die sich Im Ansprechen auf das Verfahren des Wagens oder Schlittens bewegt und wirkungsmäßig mit der Motordrehzahlsteue rung derart verbunden ist, daß in selektiver Weise die Drehzahl des Motors im Ansprechen auf die Form der vorerwähnten Nocke gesteuert und geregelt wird.

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Ik. Anlage zur Herstellung von Tollen oder Konstruktionselementen aus Glasfaserkunststoij „ Diese Anlage nach Anspruch 6,

dadurch gekennzeichnet, daß zu ihr eine Führungsplatte gehört; daß der vorerwähnte Wickelkopf von dieser Führungsplatte gehalt α wird; uaß getrennt vom Wickelkopf ein Kunststoffbad angeordnet ist; daß zur Führungsplatte mehlure Reibungskämme gehören; daß eine Reihe von Verstärkungesträngen herausgeführt und dann von den vorerwähnten Reibungskaramen zur Peripherie des vorerwähnten Wickelkopfes geführt werden; daß die Verstärkun^-Hstränge zum Zwecke des Reibungsausgleiches aller Stränge über ausgewählte und bestimmte Reibungskämme zwischen dem Kunstharzbad und dem Wickelkopf geführt werden.

15· Verfahren zur Herstellung von Teilen oder Konstruktionselementen aus Glasfaserkunststoff, dadurch gekennzeichnet, daß zu ihm die nachstehend angeführten Einzelschritte gehören ι- Iraprägniuren der Verstarkungsstränge mit Kunstharz; die Drehbewegung eines Wickeldornes; die Herbeiführung einer in Längsrichtung erfolgenden Relativbewegung zwischen einem Wickelkopf und einem Wickelkopf zum Aufwickeln der imprägnierten Verstärkungsstränge auf den Wickeldorn; Koordinierung der Richtung der Relativbewegung zwischen Wickeldorn und Wickelkopf, damit in einer Wickelrich-

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eine diskrete Schicht von Verstärkungssträngen in Form einer Wendel aufgewickelt werden kann; schließlich nach Aufbringen einer diskioten Schicht die Umkehrung der Richtung der relativen Längsbewegung zwischen dem Wickeldorn und dem Wickelkopf, um in entgegengesetzter Wickelrichtung in Form einer Wendel eine diskrete Schicht von Verstärkungssträgen aufzuwickeln,

l6. Verfahren nach Anspruch 15_t

dadurch gekennzeichnet, daß zu ihm die weiteren und nachstehend angeführten Einzelschritte gehören:- Koordinierung der relativen Längsbewegung des Wickeldornes im Hinblick auf die relative Drehbewegung zwischen dem Wickelkopf und dem Wickeldorn zur Herbeiführung von wendeiförmigen Wicklungen der Vers tärkungs s tränge und zur Erzielung d«. .3 gewünschten Voreilwinkels oder Führungswinkels über die Länge des vorerwähnten Wickeldurnes.

17· Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß zu ihm die nachstehend angeführten weiteren Einzelschritte gehören:- das in Längsrichtung durchzuführende Verfahren des Wickelkopfes entlang dem Wickeldorn mit einer konstanten Geschwindigkeit und das Ve^andern der Drehgeschwindigkeit des Wickeldornes, damit die Verstärkungsstränge mit dem gewünschten Voreilwinkel oder Führungswinkel auf den Wickeldorn gewickelt werden.

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PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH · GERD MÜLLER · D. GROSSE ■ F. ^uü'.LWlEIbH 2?

- bh _o 25-7-1977

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18. Verfahren nach Anspruch l6,

dadurch gekennzeichnet, dai3 zu ihm die nachstehend angeführten weiteren Einzelschritte gehören:- Festhalten dos Wickelkopfos in einer stationären Position; Verfahren des Wickeldornes in Längsrichtung und im Hinblick auf den Wickelkopf; in selektiver Weise das Verhindern der Geschwindigkeit zwischen den Relativbewegungen des WickeJ.dornes und des Wickelkopfes zur Hiü-beiführung eines vorgegebenen Voreilwinkels oder Führungswinkes für die wendeiförmige Ablage der Verstärkung istränge, die auf den Wickeldorn gewickelt werden.

19« Verfahren nach Anspruch 16,

dadurch gekennzeichnet, daß zu ihm die nachstehenden Einzelschritte gehören:- das Festhalten des Wick· I domes in einer festen Längsposition; das Verfahren des Wickelkopfes in Längsrichtung zum Wickeldorn; schließlich auch noch die in selektiver Weise erfolgende Geschwindigkeitsänderung zur Herbeiführung eines vorgegebenen Voreilwinkels oder FührungswinkeIs für die wendeiförmige Ablage und Anordnung der Verstärkungsstränge, die auf den Wickeldorn gewickelt werden.

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